湘中锡矿山锑矿床围岩蚀变特征和矿化的关系

于 水,肖亮明

(锡矿山闪星锑业有限责任公司,湖南冷水江 417502)

湘中锡矿山锑矿床围岩蚀变特征和矿化的关系

于 水,肖亮明

(锡矿山闪星锑业有限责任公司,湖南冷水江 417502)

湘中锡矿山锑矿床是典型的中低温热液型矿床,矿区围岩蚀变发育,类型有硅化、方解石化、黄铁矿化、重晶石化、绢云母化等,并在矿区形成三个较清晰的围岩蚀变带。围岩蚀变与锑矿化的关系密切,对寻找锑矿床具有重要的意义。

锑矿床;围岩蚀变;矿化

有着“世界锑都”美称的锡矿山锑矿床位于湖南省冷水江市西北部,国内外许多地质专家、学者、曾对该矿床的地质特征及成因进行了较为系统的研究,获得了许多的科研成果。笔者在多年矿山地质工作中发现:矿区围岩蚀变分带清晰,且与辉锑矿成矿密切相关,本文总结了矿区围岩蚀变特征和锑成矿的关系,为该矿攻深找盲提供一定的理论依据。

1 成矿地质背景

锡矿山锑矿床位于江南古陆东南湘中拗陷带,出露的地层主要为上泥盆统和下石炭统,前者分布在矿区范围内,后者主要分布在矿区北部至陈家冲以北地区。矿体主要赋存于上泥盆统佘田桥地层(D3s2)中[1-5],其次中泥盆统棋梓桥组亦含矿。

矿田为一复式背斜,由一系列小背斜组成,整体走向为NNE向,复式背斜西部被F75断层切割,其内部又被许多走向各异的断层切割。矿区东部有走向为NNE向的云斜煌斑岩脉穿过(见图1)。

图1 锡矿山锑矿地质图Fig 1 Geologicalmap of Xikuangshan Sb deposit

矿床主要由飞水岩、老矿山、童家院、物华四个次级矿床组成,分别对应四个次级背斜,矿体呈层状、似层状、侧羽状。矿石矿物主要为辉锑矿,脉石矿物主要为石英和方解石[3,5]。

2 围岩蚀变特征

2.1 围岩蚀变类型

矿区围岩蚀变现象非常普遍,蚀变类型多样,而且具有多期叠加的特点,主要围岩蚀变类型有硅化、方解石化、重晶化、黄铁矿化。次要的蚀变类型有绢云母化、碳酸盐化、高岭土化。与矿化关系密切的常见蚀变矿物有石英、方解石、重晶石、萤石、黄铁矿等。

2.1.1 硅化

硅化是指岩石在热液作用下,致使其矿体或围岩中新生石英和二氧化硅的绝对含量有所增加[1]。硅化过程实际上可视为去碳酸盐化的过程,围岩中的CaO不断减少,而SiO2不断增加[2]。

硅化是湘中锡矿山锑矿床最重要的围岩蚀变,是矿区内最广泛、最强烈的蚀变类型。不仅出现在矿体的周围,而且在矿区内具有广泛的分布。硅化岩是经过硅化作用而形成的岩石,锡矿山锑矿床的硅化在成因上不是单一的,硅化强度和硅化岩的形态受原岩岩性及构造条件的限制,这一特征和矿化是类似的(见图2)。根据原岩岩性,可将该区硅化岩分为硅化灰岩、硅化砂岩、硅化粉砂岩、硅化页岩;根据硅化强度可将硅化岩分为强硅化岩、弱硅化岩。硅化灰岩占整个锡矿山锑矿床硅化岩的80%,而几乎所有工业锑矿体均赋存于硅化灰岩中,因此我们对硅化岩的研究,实际上是对硅化灰岩的研究。

图2 锡矿山锑矿田南矿水平断面图Fig 2 Horizontal section of the xikuangshan southmine

从本地区硅化分布特点和石英与辉锑矿等晶体相互嵌生的关系证明硅化是多期的。硅化在该地区可分为早期硅化阶段、中期硅化阶段、晚期硅化阶段。早期硅化以交代为主(交代围岩中的碳酸盐等矿物,如方解石、白云石)。镜下见到石英呈不规则的微-细晶,大小为0.065～0.08mm左右,呈齿状,并见到石英微晶集合体呈菱形白云石小晶体假象和微晶石英集合体中有碳酸盐残余物。中期硅化以充填交代为主,在构造破碎带、层间破碎带裂隙和空洞地段被含矿热液充填,形成了层间矿脉和晶簇晶洞。有些辉锑矿呈柱状晶体嵌生在早期硅化岩的岩基上,同时在辉锑矿晶体上有细粒或半自形石英嵌生,有的石英呈薄膜状在辉锑矿晶体上。另有些为含矿石英脉,辉锑矿呈柱状与石英相互嵌生。晚期硅化阶段为矿化以后形成的,与辉锑矿形成没有因果关系。

2.1.2 方解石化

方解石化分为两种,一种是含矿层上、下部的岩石产生的方解石化,另一种是方解石包围交代辉锑矿、嵌生于硅化灰岩裂隙或空洞中,这种方解石的特点是无色、透明至半透明的菱面体或者六方柱晶形的菱面体。在镜下见到方解石、萤石溶蚀交代辉锑矿,在方解石集合体中有针状辉锑矿分布。

方解石不仅是矿石的主要组成部分,而且在围岩中亦广泛发育,根据野外观察,结合室内研究,可将方解石的形成分为成矿早期、成矿晚期和成矿期后的方解石[4]。

2.1.3 黄铁矿化

黄铁矿化主要为早期的热液蚀变的产物,是热液中的S与围岩中的Fe发生反应形成的,反映当时的地球化学环境为还原环境。

黄铁矿普遍分布于硅化灰岩及其上覆的页岩中,含量变化不大,黄铁矿呈碎屑状、棱角状,常保存部分或完整的晶体,晶体变化范围为0.015～0.08mm,少量的黄铁矿呈五角十二面体,也有呈细脉沿层面充填的,脉幅一般在1～3mm。

还有些黄铁矿呈结核状分布在页岩中,一般认为是原生沉积型黄铁矿。

2.1.4 重晶石化

重晶石化分布广泛,以物华背斜的东翼较为发育,产生于较破碎的硅化灰岩裂隙和晶洞中,与辉锑矿和石英共生,此外,在长龙界页岩的底部重晶石化也较为发育。

2.1.5 绢云母化

绢云母化普遍见于受热液蚀变的页岩或泥质页岩中,绢云母呈鳞片状集合体,沿层理平行排列,含量在40%～60%,晶体在0.02mm以上。绢云母主要与黄铁矿同时形成,并与黄铁矿极为密切,二者共存于硅化灰岩上覆页岩和薄层泥质灰岩中,较黄铁矿化分布广泛,且变化较大。

2.2 蚀变分带

湘中锡矿山锑矿床热液蚀变是在同一空间,由于构造多次活动,早期含矿热液温度不断下降多次充填交代的连续演化的过程,因而形成的各种围岩蚀变分带呈渐变过渡、叠加,致使有些地段蚀变带出露不全,或缺失,但总体上围岩蚀变分带趋势明显的。本矿区的围岩蚀变组合是经历了多期热液作用而形成的,因其形成条件及叠加程度不同,所以围岩蚀变的分带因地、因矿化类型而有差异。根据围岩蚀变的叠加和代表性的围岩蚀变矿物可将矿区蚀变分为3个蚀变分带,形成“三层楼”的控矿模式[6]。见图3。

图3 锡矿山锑矿床31线围岩蚀变带与矿体关系图FIG 3 Sikuangshan sb deposit 31 exploratory line the relation be tween wall-rock altered zone and orebody

2.2.1 辉锑矿-石英-重晶石-(黄铁矿)化围岩蚀变带

该围岩蚀变带主要分布于湘中锡矿山锑矿床的浅部,背斜的核部和翼部,长龙界页岩的底部,对应的层位为D3s2的上部(D3s2-1～D3s2-6)。该围岩蚀变带的形态比较稳定,顶板线往往直接与盖层(D3s3)长龙界页岩相连,故顶板界线规则,围岩蚀变带底板一般也较平直,但当D3s2-3和D3s2-5小层发生围岩蚀变时,底板呈局部弧形弯曲。该围岩蚀变带硅化、重晶石化都比较强烈。在物华、飞水岩矿床的东翼,长龙界页岩底部和夹层页岩中,黄铁矿化有时也比较强烈。总体表现为矿体中部为强硅化,矿体赋存于围岩蚀变带内,在强硅化形成的裂隙和晶洞中,重晶石化明显,硅化强度呈渐变关系,而矿化和重晶石化呈骤变关系,石英、重晶石化和矿化关系十分紧密。形成石英辉锑矿星散状的浸染状矿石,石英以他形粒状出现或交代原先早期硅化的石英,沿边缘加大,辉锑矿则以他形交代或充填于硅化岩中,边缘一般不平直,颗粒较细。以充填为主形成致密块状的石英-辉锑矿矿石,石英与辉锑矿密切共生,往往辉锑矿流失后,石英保留辉锑矿假象。该带辉锑矿呈他形-半自形晶,颗粒较大,是主要的成矿阶段。辉锑矿-石英-重晶石-(黄铁矿)化围岩蚀变带主要受地层岩性和褶皱控制,并控制着Ⅰ号矿体的产出。

2.2.2 辉锑矿-石英-方解石化围岩蚀变带

该围岩蚀变带主要分布于湘中锡矿山锑矿床的中部(D3s2中部),对应的层位为D3s2-7～D3s2-10(主要产于D3s2-7,以D3s2-6为顶板)。其中以D3s2-7为该围岩蚀变带的主层位,并集中于D3s2-7层的中上部,只有在背斜的核部或西部断裂与辉锑矿-石英-方解石化围岩蚀变带交接的转折部位,在D3s2-7小层的中下部或D3s2-9小层中,有时也出现往翼部沿层延伸不长的小透镜体或小似层状体,与该围岩蚀变带的主体相隔产出,形成多层性复合体。该围岩蚀变带主要分布于背斜的核部和东翼,顶部一般受D3s2-6小层页岩的遮挡控制,该围岩蚀变带顶板一般较规则,与岩层基本一致,但底板由于构造、岩性和岩石破碎程度不同,底板面形态常呈波状或凹凸不平,与岩层面略有交错相接现象。总体来说,围岩蚀变带与岩层产状基本一致,形态以似层状为主,透镜状为辅。蚀变带硅化、方解石化都较强烈,石英、方解石、辉锑矿共生,但硅化和方解石化比矿化范围更为广泛,方解石呈板状与辉锑矿相互穿插或充填于裂隙,石英多分布于边缘,形成致密块状或石英-方解石-辉锑矿细脉,并有切穿早期石英-辉锑矿脉现象,亦为本区主要成矿阶段。石英、方解石化强度呈渐变关系,晚期方解石化主要分布于矿体围岩的溶洞、空洞和断裂裂隙中。辉锑矿-石英-方解石化围岩蚀变带主要受地层岩性和断裂构造控制,并控制着Ⅱ号矿体的产出。

辉锑矿-石英-方解石化围岩蚀变带是湘中锡矿山锑矿床最重要的围岩蚀变带,控着的储量占整个矿床的40%以上,矿石质量也是最好的。

2.2.3 辉锑矿-方解石-(碳酸盐)化围岩蚀变带

该围岩蚀变带主要分布于湘中锡矿山锑矿床的下部,对应的层位为D3s2-11～D3s2-27(D3s1、D2q的上部),严格受纵向断裂下盘一侧控制,围岩蚀变带总的产状与断裂产状基本一致,倾角约35°～45°,形态呈侧羽状、条带状、脉状。该围岩蚀变带不但受纵向断裂所控制,而且与各小层岩性有关,在有利的层位、有利的岩性条件下变宽,不利的条件下(如页岩)则变窄,形成顶板与断裂产状基本相一致,底板则呈侧羽状形态,围岩蚀变带不是单纯受断裂控制的规则脉状体或带状体,而是交错类型的侧羽状。蚀变带上部往往与辉锑矿-石英-方解石化围岩蚀变带融合在一起,形成上宽下窄,直至尖灭,中间不利层位甚至没有围岩蚀变的现象,造成蚀变带的不连续性或形成胀大缩小,不规则的底板形态。该围岩蚀变带的硅化蚀变强度明显减弱,岩石的泥质成份明显增加,方解石化蚀变强度减弱不如硅化蚀变强度明显,围岩蚀变主要表现为方解石化(方解石呈菱面体,与针状辉锑矿相互穿插,有时可见辉锑矿晶体赋存于方解石之中),随着矿化的变弱,局部地段出现成矿后的碳酸盐化,在围岩蚀变带的边缘,方解石化主要为成矿期后方解石化,为一些不含矿化的乳白色方解石,在矿物组成成份中,方解石为主要脉石矿物。在该围岩蚀变带,从上到下、从浅部到深部,矿化明显减弱,矿体形态变得复杂,连续性变差,矿石品位降低。

3 围岩蚀变成因与锑矿化的关系

大量的成矿地球化学试验和热力学研究表明[6-9]:锑主要呈硫代络离子〔,,〕形式迁移,在fo2较高的碱性环境中,锑硫代络离子占主导地位,以硫络合物形式迁移,而在中-低温(350～150℃),低fo2的酸性环境中,锑发生沉淀而富集成矿。

湘中锡矿山锑矿床属于中-低温热液矿床,锑成矿阶段流体包裹体温度为350～150℃。盐度为3.69～8.84wt%[10],湘中锡矿山锑矿床流体成分主要为H2O、CO2、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HS-、SO42-等,含盐度较低,许多学者的研究表明,锑的溶解度与温度、压力、pH值、fo2等因素有关,随温度的下降而降低。

该地区早期的硅化为成矿前的热液蚀变,是成矿热液流体往上运移早期高温的产物,硅化和以后的构造运动产生的硅化破碎带是含矿热液的运储空间。

中期硅化和早期方解石化、重晶石化、黄铁矿化是湘中锡矿山锑矿床主要成矿期的围岩蚀变,随着热液流体的运移、温度的降低,锑硫络离子分解而造成锑的沉淀[3]和硅化、方解石化、黄铁矿化、重晶石化等的产生。

这样,随着围岩蚀变而产生锑沉淀,锑沉淀又复合围岩蚀变,形成矿体产于围岩蚀变体之内,围岩蚀变矿物又和矿石矿物共生的现象。

晚期硅化、后期方解石化、部分黄铁矿化为成矿期后的产物,大量锑、硅质沉淀结晶后,随着温度的进一步降低,产生成矿期后的方解石和晚期黄铁矿。

正是由于热液流体及构造变形作用而产生围岩蚀变,才使锑矿化有可能产生,而与构造同期的硅化、方解石化、重晶石化、黄铁矿化等围岩蚀变产物及其分带,在一定程度上揭示了湘中锡矿山锑矿床的成因。

以上研究分析结果表明:在锡矿山锑矿床利用围岩蚀变及围岩蚀变带的蚀变矿物组合这一找矿标志进行找矿是有现实意义的,找矿的关键是如何找到与矿化有关的围岩蚀变。

REFERENCES

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Relations between Wall-rock Altered characteristics andM ineralization of Xikuangshan Sb deposit in Central Hu’nan

YU Shui,X IAO Liang-ming
(Xikuangshan Twinkling StarAntimony Co.Ltd,Lengshuijiang 417502,Hu’nan,China)

The Xikuangshan Sb deposit is a kind ofmedium-low hydrothermal deposit,with developed alteration of country rock in the mine area.The deposit is classified as typesof silicification,calcitization,pyritization,baritization and sericitization etc.,three country rock alteration zones are obviously formed,which has a close relationwith Sbmineralization and is verymeaningful forprospecting Sb deposit.

Sb deposit;country rock alteration;mineralization.

P5

:A

:1009-3842(2010)01-0038-05

2010-01-29

于水(1964-),男,湖南冷水江市人,本科,工程师,主要研究方向为地质找矿。